SU1710824A1

SU1710824A1 - Ветроэнергетическа установка

Info

Publication number: SU1710824A1
Application number: SU894737654A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Арышев; Валерий Юрьевич Воровский; Виктор Васильевич Каширников; Анатолий Стефанович Кушнир; Александр Иванович Андреев
Original assignee: Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией
Priority date: 1989-09-15
Filing date: 1989-09-15
Publication date: 1992-02-07

Abstract

Изобретение позвол ет увеличить удельную мощность ветроэнергетической установки за счет уменьшени ее массы и габаритов. В режиме зар дки часть мощности ветродвигател 1 с помощью мультипликатора 2 отбираетс на привод компрессора 3. Компрессор сжимает атмосферный воздух и подает его в холодильник 5, где теплота сжати воздуха отбираетс охлаждаемой средой, котора подаетс из бака 8 и на капли веетс в сосуде 9. Охлажденный воздух подаетс на вход ожижител 11, где он сжижаетс , а затем накапливаетс в резервуаре 6, снабженном тепловой изол цией 14. В режиме разр дки жидкий воздух питательным насосом 13 подаетс в теплообменник 12, где он испар етс и нагреваетс за счет теплообмена с окружающей средой . Нагретый воздух поступает на подогреватель 7, где он дополнительно нагреваетс за счет теплообмена с жидкостью, котора поступает из сосуда. Перегретый воздух поступает на вход газовой турбины 4, где, расшир сь, выполн ет работу и выбрасываетс в атмосферу. Вал турбины с помощью электромагнитной муфты 17 соединен с ротором электрогенератора 10, что позвол ет передавать дополнительную мощность электрогенератору . Обмотки электрогенератора выполнены из высокотемпературного сверхпровод щего материала и охлаждаютс жидким воздухом, который поступает по трубопроводу 16 в криогенную емкость 15. 1 ил. (Л с

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается ветроэнергетических установок и может быть использовано при создании небольших передвижных ветроустановок, а также в системах производства и аккумулирования энергии для сглаживания пиковых нагрузок. .

Известна ветроустановка, содержащая ветродвигатель, связанный с ним мультипликатор, соединенный с последним компрессор и подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, а также установленный в воздушном контуре между компрессором и турбиной аккумулирующий резервуар, расположенный в грунте ниже водоносного слоя и связанный с водоносным слоем обратным трубопроводом. Недостатком этой установки является низкое значение удельной мощности, связанное с большой массой и габаритами установки (в частности, аккумулирующего резервуара), а также с тем, что значительная часть энергии ветродвигателя в режиме зарядки теряется в системе охлаждения компрессора в виде теплоты сжатия воздуха. Кроме этого, электрогенератор установки имеет низкий коэффициент полезного действия ввиду наличия джоулевых потерь в его обмотках.

Наиболее близкой к предлагаемой является ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, связанный с ним мультипликатором, соединенный с последним компрессор, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором и турбиной холодильник, аккумулирующий резервуар и подогреватель, бак с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику, а вход — к подогревателю, и сосуд с нагретой жидкостью, выход которого подключен к подогревателю, а вход к холодильнику, и электрогенератор, соединенный с турбиной.

Недостатком данной установки является низкое значение удельной мощности, связанное с большими размерами, аккумулирующего резервуара и с низким КПД электрогенератора ввиду наличия джоулевых потерь в его обмотках.

Цель изобретения — повышение удельной мощности установки за счет уменьшения ее массы и габаритов.

На чертеже представлена принципиальная схема установки.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, связанный с ним мультипликатор 2, соединенный с последним компрессор 3, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором 3 и турбиной 4 холодильник 5, аккумулирующий резервуар 6 и подогреватель 7, бак 8 с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику 5, а вход'— к подогревателю 7, сосуд 9 с нагретой, жидкостью, выход которого подключен к подогревателю 7, В вход — к холодильнику 5, и электрогенератор 10, соединенный с турбиной 4. Воздушный контур снабжен ожижителем 11 воздуха, размещенным между холодильником и аккумулирующим резервуаром 6, теплообменником 12 для нагрева сжиженного воздуха от внешней среды, расположенным между резервуаром 6 и подогревателем 7, и насосом 13, размещенным в резервуаре 6. Последний снабжен тепловой изоляцией 14, а электрогенератор 10 — криогенной емкостью 15 и обмотками, выполненными из высокотемпературного сверхпроводящего материала и размещенными в емкости 15. Насос 13 подключен к емкости 15 при помощи криогенного трубопровода 16, а электрогенератор 10 связан с мультипликатором 2 и компрессором 3 при помощи электромагнитных муфт 17.

Установка работает следующим образом.

В режиме зарядки часть’ мощности ветродвигателя 1 с помощью мультипликатора 2 отбирается на привод компрессора 3. При этом компрессор 3' сжимает атмосферный воздух и подает его в холодильник 5, где теплота сжатия воздуха отбирается охлаждающей средой, которая подается по трубопроводу из бака 8 и накапливается в сосуде 9. Охлажденный воздух подается на вход ожижителя 11, где он сжижается, после этого жидкий воздух накапливается в .резервуаре 6. С помощью насоса 13 незначительная часть жидкого воздуха по криогенному трубопроводу 16 подается в криогенную емкость 15 электрогенератора 10 для охлаждения сверхпроводящих обмоток. В режиме разрядки жидкий воздух подается в теплообменник 12, в котором он испаряется и нагревается до температуры близкой к температуре окружающей среды путем обдува теплообменника 12 теплым воздухом или омывания его водой из естественного источника.

Нагретый воздух из теплообменника 12 подается в подогреватель .7, где он нагревается за счет теплообмена с жидкостью, которая поступает в подогреватель 7 из сосуда 9. Перегретый воздух поступает на вход газовой турбины 4, где он, расширяясь, выполняет работу и выбрасывается в атмосферу. Вал турбины 4 с помощью электромагнитной муфты 17 соединен с ротором электрогенератора 10, что позволяет передавать дополнительную мощность, развиваемую турбиной 4, электрогенератору 10. При этом электрогенератор 10 также охлаждается жидким воздухом, который поступает по криогенному трубопроводу Гб. При полном безветрии мультипликатор 2 отсоединяется от электрогенератора 10 с помощью элект1710824 ромагнитной муфты 17, а электрогенератор приводится в действие газовой турбиной 4.

Claims

Формула изобретения

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, связанный с ним мультипликатор, соединенный с последним компрессор, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором и турбиной холодильник, аккумулирующий резервуар и подогреватель, бак с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику, а вход — к подогревателю, и сосуд с нагретой жидкостью, выход которого подключен к подогревателю, а вход к холодильнику, и электрогенератор, соедиg ненный с турбиной, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельной мощности путем уменьшения массы и габаритов, воздушный контур снабжен ожижителем воздуха, ₅ размещенным между холодильником и аккумулирующим резервуаром, теплообменником для нагрева сжиженного воздуха от внешней среды, расположенным между резервуаром и подогревателем и насосом, размещенным в резервуаре, последний снабжен '0 тепловой изоляцией, а электрогенератор — криогенной емкостью и обмотками, выполненными из высокотемпературного сверхпроводящего материала и размещенными в емкости, причем насос подключен к емкости при помощи криогенного трубопровода, а электрогенератор связан с мультипликатором и компрессором при помощи электромагнитных муфт.